结合STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念的初中科学复习课设计

杨芳 李星潘

摘  要：新课完成了初级认知阶段，复习课则是学习进行到了高级认知阶段，但当前的主流复习课缺乏以高阶思维能力培养为目的的教学设计。本文充分结合STEAM、PBL和布鲁姆教育目标分类法等教育理念，设计了以电磁为主题的“汽车信号灯电路设计”复习课教学实例。教案展示了一种通过创建初中科学STEAM情境的复习课，同时结合PBL的问题驱动教学方法，培养学生分析、综合和评价等高阶思维能力的具体方法。

关键词：STEAM;PBL;布鲁姆;高阶思维;初中科学;复习课;教学设计

引言：

STEAM是当下发展相当红火的一种重实践的综合教育理念，起源于美国，由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文（Arts）和数学（Mathematics）五个单词首字母拼成。2015年，教育部办公厅《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》的通知首次提出要“探索STEM教育、创客教育等新的教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识”。2017年，教育部新课标《义务教育小学科学课程标准》的推出则标志着在我国STEAM框架雏形的初现。2018年，由上海教育出版社和德稻教育集团联合策划的《设计我们的海绵社区》新书发布，标志着国内首本STEAM项目教学指导丛书正式出炉。但是国内STEAM教育时间不长，教育模式，教育课程，师资，素养都还很缺乏，国家资源顶层设计，推动措施，投入资源都还比较匮乏。所以国内STEAM教育还处于探索期，任重而道远。[1-2]

本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）1956年發表文章《教育目标分类：认知领域》，认为思维有知识、理解、应用、分析、综合、评估等六种级别，前三种为初级认知，后三种为高级认知，也常称为高阶思维。当学生通过新课完成知识的初级认知阶段后，基于STEAM教育理念设计的复习课就特别适合于培养学生的高阶思维能力。但当前初中科学主流复习课仍停留在对知识点的归纳、总结、查漏补缺等初级认知水平阶段;甚至还有教师用大量试题“绑架”课堂，学生用“刷题”代替总结内化等现象。[3-4]

PBL（Problem-Based Learning）教学模式是一套设计学习情境的完整方法，把学习置于复杂的、有意义的问题情境中，以问题为驱动来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。该理论最早起源于20世纪50年代的医学教育，目前已经深度融入主流新课教学中，是一种培训学生高级思维能力的有效方法，但在复习课中仍缺乏运用。[5]

笔者正是为了给中学科学课堂STEAM理念的教案素材增砖添瓦，探讨培训学生高阶思维能力的教学方法;所以尝试设计了以电磁为主题的“汽车信号灯电路设计”复习课教案。该教案展示了一种通过创建初中科学STEAM情境的复习课，同时结合PBL的问题驱动教学方法，培养学生分析、综合和评价等高阶思维能力的具体方法;该教学设计还能充分调动课堂的活力，激发学生的学习热情，提高学生的科学素养。

1以电磁为主题的“汽车信号灯电路设计”复习课设计实例

1.1 教学模式和目标

创建“汽车信号灯电路设计”的STEAM情境;通过PBL法引导学生分析该情境的实际问题需求，综合设计各类解决方案;最后评价实际问题解决效果，总结归纳巩固电磁主题的知识要点;以达到培养提高学生高阶思维能力的目的。

1.2 教学具体流程

1.2.1创设STEAM情境

老师通过最近中美贸易摩擦新闻的讨论引出自主知识产权的重要，进一步引出以初中生现有的电磁学知识设计“汽车转向灯信息电路图”的STEAM情境任务;培养学生高阶思维和解决实际问题能力，激发学习欲望和爱国情怀。

1.2.2 PBL法提出中心问题

老师根据创设的STEAM情境引导学生分析出“汽车转向灯信息系统”的四种状态需求：①不警示状态——直行时，双侧转向灯都不亮;②左转警示状态——左转弯时，仅左侧转向灯亮;③右转警示状态——右转弯时，仅右侧转向灯亮;④驻车警示状态——临时停车时，双侧转向灯都交替闪烁。进一步引导学生思考如下几个科学问题。

问题1：如何设计汽车转向灯电路图实现四种信号灯状态的转换？

问题2：如何设计汽车转向灯电路图实现转向灯的交替闪烁？

1.2.3综合分析解决问题

在学生自主充分思考和设计后，老师通过布置如下四个任务引导学生一步步解决实际问题，让学生像科学家，工程师一样思考问题，探索问题，解决问题;培养学生分析、综合和评价等高阶思维能力。

任务一：请选择符合汽车四种信号灯状态转换要求的电路图。

任务二：请参考“电铃”原理图，思考设计能实现转向灯自动“交替闪烁”发光的电路图。

任务三：请对如下四种实现转向灯交替闪烁的电路方案进行评价并选择最优方案。

任务四：根据下图提供的信息，请计算汽车转向灯电路R0的阻值。

1.2.4归纳总结巩固电磁学知识要点

老师通过上面运用PBL法引导学生完成STEAM情境下的“汽车信号灯电路设计”后，学生已经能够把所学知识运用于解决实际问题。在此基础上，老师再进一步引导学生进行电磁知识要点的梳理、归纳和总结，就可以起到很好地巩固学习的作用。如此，即培养了学生的高阶思维能力，又完美地完成了复习课的学习目标。

2 以电磁为主题的“汽车信号灯电路设计”复习课设计实例的反思

STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念是相辅相成的。布鲁姆教育目标分类法指明了学生认知领域的渐进层次，让教育者知道完成了初级认知阶段的教学后要侧重于学生高阶思维能力的培养教学。运用STEAM理念创设了一个综合的实际问题情境下，PBL教学法完成了从实际问题到解决方案的教学过程。

结合STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念的教学方法，是让学生像科学家、工程师、创客一样思考、探索、解决问题。我国工业4.0象征着工业的发展，它是一个更高阶段的智能生产过程，需要更多的综合型人才。通过STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念相结合的教育方法培养下一代人才势在必行。

笔者以电磁为主题的“汽车信号灯电路设计”复习课设计，正是在STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念的指导下完成的。该教学案例丰富了中学科学课堂STEAM理念的教案素材，探讨培训学生高阶思维能力的一种具体教学方法。当然，该教学案例是笔者融合STEAM、PBL和布鲁姆等教育理念的初次尝试，还存在一些不足之处，需要教育界的同行帮忙拓展完善。

参考文献

[1]  陈柯.基于STEAM教育理念的科学教师专业能力培养[J].湖北开放职业学院学报，2019，32（05）：21-22.

[2]  胡卫平，首新，陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（04）：31-39+134.

[3]  陶文省.高阶思维视域下的初中科学探究性问题设计[J].华夏教师，2019（08）：57-58.

[4]  陈庆旦.基于高阶思维能力培养的初中科学问题串教学分析[J].课程教育研究，2019（03）：166.

[5]  薛仕静.初中科学PBL新课教学范式的实践探索[J].生物学教学，2018，43（10）：20-21.